“十三五“將建*重大科技基礎(chǔ)設(shè)施 科學(xué)儀器從中獲利

日前，國(guó)家發(fā)改委公布《國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)“十三五”規(guī)劃》,“十三五”期間將優(yōu)先布局10個(gè)建設(shè)項(xiàng)目。

而在大型科學(xué)儀器領(lǐng)域，大型光學(xué)紅外望遠(yuǎn)鏡、硬 X 射線自由電子激光裝置、多模態(tài)跨尺度生物醫(yī)學(xué)成像設(shè)施、超重力離心模擬與實(shí)驗(yàn)裝置等將從中受益，值得期待。

一 空間環(huán)境地基監(jiān)測(cè)網(wǎng)(子午工程二期)

空間環(huán)境地基綜合監(jiān)測(cè)網(wǎng)是開展空間天氣研究、保障國(guó)家空間活動(dòng)和空間安全 的重要設(shè)施。圍繞綜合性、多尺度、長(zhǎng)期連續(xù)監(jiān)測(cè)我國(guó)空間環(huán)境 區(qū)域性特征和研究日地空間天氣變化規(guī)律的科學(xué)目標(biāo)，在子午工程現(xiàn)有常規(guī)監(jiān)測(cè)鏈的基礎(chǔ)上，主要建設(shè)由相控陣非相干散射雷達(dá)、高頻相干散射雷達(dá)群、大口徑激光雷達(dá)、大規(guī)模太陽射電陣 等組成的先進(jìn)探測(cè)系統(tǒng)，形成覆蓋全國(guó)的“兩橫兩縱”地基監(jiān)測(cè)網(wǎng)，具備百公里級(jí)空間分辨、實(shí)時(shí)獲取 30 余種空間環(huán)境要素的日地空間天氣全過程探測(cè)能力。設(shè)施建成后，可成為上綜合性zui強(qiáng)、覆蓋區(qū)域zui廣的先進(jìn)地基空間環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)，促進(jìn)我國(guó)空 間環(huán)境的認(rèn)知水平和應(yīng)用保障能力進(jìn)入先進(jìn)水平。

二 大型光學(xué)紅外望遠(yuǎn)鏡

大型光學(xué)紅外望遠(yuǎn)鏡是開展天體物理研究*的核心基礎(chǔ)設(shè)施之一。圍繞宇宙各層次天體起源 和演化、宇宙條件物理、由宇宙結(jié)構(gòu)形成揭示的暗物質(zhì)和暗能量性質(zhì)及引力波源光學(xué)對(duì)應(yīng)體等重大前沿研究需求，優(yōu)選臺(tái)址，建設(shè)一架 12 米級(jí)口徑光學(xué)紅外望遠(yuǎn)鏡，具備多目標(biāo)、暗天體高分辨成像和光譜觀測(cè)的精測(cè)能力，zui暗天體成像極限亮度達(dá) 到 28 星等，zui暗天體光譜極限亮度達(dá)到 25 星等。設(shè)施建成后，可使我國(guó)光學(xué)極限探測(cè)能力處于行列，大幅提高天文觀測(cè)重大發(fā)現(xiàn)的綜合能力，同時(shí)為相關(guān)領(lǐng)域的前沿研究提供重要支撐，帶動(dòng)我國(guó)先進(jìn)光學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展。

三 極深地下極低輻射本底前沿物理實(shí)驗(yàn)設(shè)施

極深地下極低輻射本底前沿物理實(shí)驗(yàn)設(shè)施，對(duì)開展暗物質(zhì)直接探測(cè)、無中微子雙貝塔衰變、宇宙重核形成等基礎(chǔ)科學(xué)前沿研究具有重大意義。優(yōu)選地址建設(shè)該設(shè)施，主要包括：垂直巖石覆蓋大于2300米、宇宙線通量小于每年每平方米100個(gè)、容積大于30萬立方米的實(shí)驗(yàn)空間;大型液氮低溫輻射屏蔽與高純鍺反符合裝置;大 型常溫純凈水輻射屏蔽與液氙自屏蔽裝置;組合式固體輻射屏蔽裝置;微貝克每公斤量級(jí)的輻射本底測(cè)量與分析裝置等。設(shè)施建成后，可為粒子物理與核物理及相關(guān)領(lǐng)域重要科學(xué)問題研究提供極低宇宙線通量和極低環(huán)境輻射本底的實(shí)驗(yàn)條件，為建設(shè)水平的研究中心奠定基礎(chǔ)。

四 大型地震工程模擬研究設(shè)施

建設(shè)大型地震工程模擬研究設(shè)施，開展復(fù)雜巖土介質(zhì)與水環(huán)境中地震災(zāi)害及防控模擬，對(duì)揭示地震引起的自然環(huán)境和工程災(zāi)變機(jī)理，防范自然災(zāi)害，保障土木、水利和海洋等重大工程的安全具有重要意義。設(shè)施主要建設(shè)內(nèi)容包括：移動(dòng)組合式三向六自由度地震模擬振動(dòng)臺(tái)臺(tái)陣系統(tǒng)、工程地震災(zāi)害數(shù)字仿真系統(tǒng)及配套設(shè)施等，單臺(tái)zui大載重 1350 噸以上，滿載zui大加速度20米每平方秒，具備可靠模擬多點(diǎn)多維地震差動(dòng)、大比尺和足尺模擬工程地震災(zāi)害的能力。設(shè)施建成后，可大幅提升我國(guó)防災(zāi)減災(zāi)原始創(chuàng)新能力，為提高我國(guó)地震災(zāi) 害的防范水平提供重要支撐。

五 聚變堆主機(jī)關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施

核聚變能是解決人類能源問題的根本出路之一。建設(shè)多場(chǎng)耦合環(huán)境下的聚變堆主機(jī)關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施，對(duì)保障我國(guó)聚變堆的先進(jìn)性、安全性 和可靠性，加快聚變能實(shí)際應(yīng)用進(jìn)程具有重要意義。設(shè)施主要建設(shè)zui大粒子通量達(dá)到 1024每平方米每秒的偏濾器物理、材料和部件研究系統(tǒng)，以及zui高背景場(chǎng)達(dá)到 15 特斯拉的超導(dǎo)導(dǎo)體和磁體研究系統(tǒng)，為聚變堆主機(jī)關(guān)鍵系統(tǒng)研究提供粒子流、電、磁、熱、力等實(shí)驗(yàn)條件。設(shè)施建成后，可成為聚變領(lǐng)域參數(shù)zui高、功能zui完備的綜合性研究平臺(tái)，為我國(guó)開展聚變堆設(shè)計(jì)及核心部件研發(fā)、熱與粒子排除關(guān)鍵問題研究、大規(guī)模低溫和超導(dǎo)技術(shù)研究、強(qiáng)流粒子束與基礎(chǔ)等離子體研究、深空推進(jìn)探索等提供強(qiáng)大的技術(shù)支撐。

六 高能同步輻射光源

高能同步輻射光源是基礎(chǔ)科學(xué)和工程科學(xué)等領(lǐng)域原創(chuàng)性、突破性創(chuàng)新研究的重要支撐平臺(tái)。圍繞航空材料、武器物理、工程材料全壽命周期等國(guó)家security和工業(yè)應(yīng)用相關(guān)研究，以及能源、環(huán)境、生命科學(xué)等基礎(chǔ)研究對(duì)高亮度、 高能量 X 射線的緊迫需求，建設(shè)高能同步輻射光源，主要包括注入器、儲(chǔ)存環(huán)、光束線、實(shí)驗(yàn)站以及輔助設(shè)施。儲(chǔ)存環(huán)能量達(dá)6千兆電子伏，發(fā)射度優(yōu)于0.1 納米弧度，高性能光束線站容量不少于90條，提供能量達(dá)300 千電子伏的 X 射線，具備納米量級(jí)空間分辨、皮秒量級(jí)時(shí)間分辨、毫電子伏量級(jí)能量分辨能力。設(shè)施建成后，可滿足前沿科學(xué)和工程應(yīng)用等領(lǐng)域的研究需求，成為的高能同步輻射光源試驗(yàn)平臺(tái)，為提升我國(guó)科學(xué)、技術(shù)創(chuàng)新能力提供有力的支撐。

七 硬X射線自由電子激光裝置

X射線自由電子激光具有超高峰值亮度、超短脈沖、高度相干等優(yōu)異性能，是實(shí)現(xiàn)科學(xué)突破與技術(shù)創(chuàng)新的研究利器。為滿足材料、能源、環(huán)境、物理與化學(xué)、生命及醫(yī)藥等領(lǐng)域的創(chuàng)新研究對(duì)高亮度相干X 射線光源的迫切需求，建設(shè)硬 X 射線自由電子激光裝置，主要包括： 高性能電子直線加速器、高亮度自由電子激光放大器、光束線和四維探測(cè)綜合實(shí)驗(yàn)站等，具備電子能量大于 6 千兆電子伏、光子能量高于 12 千電子伏、及飛秒級(jí)時(shí)間分辨和納米級(jí)空間分辨的 能力。設(shè)施建成后，總體性能可達(dá)到水平，與現(xiàn)有同步輻射光源形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，為解決科學(xué)前沿和國(guó)家戰(zhàn)略需求中的重 大科學(xué)問題提供有效手段。

八 多模態(tài)跨尺度生物醫(yī)學(xué)成像設(shè)施

生命體結(jié)構(gòu)與功能跨尺度的可視化描繪與測(cè)量對(duì)生物醫(yī)學(xué)研究取得革命性突破具有重大意義。以打通尺度壁壘、整合多模態(tài)信息、描繪 生命活動(dòng)時(shí)空過程為科學(xué)目標(biāo)，建設(shè)多模態(tài)跨尺度生物醫(yī)學(xué)成像設(shè)施，主要包括：以亞納米分辨光電融合技術(shù)為代表的多模態(tài)高分辨分子成像裝置、以毫秒分辨顯納成像為代表的多模態(tài)活體細(xì) 胞成像裝置、以超高場(chǎng)磁共振成像為代表的多模態(tài)醫(yī)學(xué)成像裝置以及全尺度圖像整合系統(tǒng)，具備全景式揭示基因表達(dá)、分子構(gòu)象、 細(xì)胞信號(hào)、組織代謝及功能網(wǎng)絡(luò)的時(shí)空動(dòng)態(tài)和內(nèi)在的能力。 設(shè)施建成后，可通過光、聲、電、磁、核素、電子等模態(tài)的融合，實(shí)現(xiàn)從埃到米、微秒到小時(shí)的跨尺度結(jié)構(gòu)與功能成像，為我國(guó)生物醫(yī)學(xué)研究提供先進(jìn)的、的觀測(cè)手段，促進(jìn)我國(guó)生物醫(yī)學(xué)成像技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展。

九 超重力離心模擬與實(shí)驗(yàn)裝置

超重力環(huán)境可以增大多相介質(zhì)體積力和相間相對(duì)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)力，是研究巖土體大尺度演變和災(zāi)變、地下環(huán)境長(zhǎng)歷時(shí)污染*的實(shí)驗(yàn)手段，也是研究材料相分離效應(yīng)的物理?xiàng)l件。圍繞實(shí)驗(yàn)再現(xiàn)巖土體大尺度演變和災(zāi)變及加速材料相分離的科學(xué)目標(biāo)，建設(shè)超重力離心模擬與實(shí)驗(yàn)裝置，主要包括：zui大加速度 1500g、zui大負(fù)載30噸、加速度和負(fù)載可控可調(diào)、容量 1500g·噸的超重力離心機(jī)，以及深地與深海、場(chǎng)地地震、邊坡與高壩、地下環(huán)境、地質(zhì)構(gòu)造、材料制備等超重力實(shí)驗(yàn)艙，具備單次實(shí)驗(yàn)再現(xiàn)巖土體千米尺度演變與災(zāi)變、污染物萬年遷移及獲取千個(gè)材料共晶成分的能力。設(shè)施建成后，可為深地深海資源開發(fā)、重大工程防災(zāi)、廢棄物地下處置、 新材料制備等領(lǐng)域的研究提供有力支撐。

十 高精度地基授時(shí)系統(tǒng)

授時(shí)系統(tǒng)是國(guó)家重要科技基礎(chǔ)設(shè)施，對(duì)科學(xué)研究、國(guó)家security和基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)具有重要意義。為進(jìn)一 步提高我國(guó)授時(shí)系統(tǒng)的安全性、可靠性和授時(shí)精度，建設(shè)與星基授時(shí)系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立、互補(bǔ)增強(qiáng)、融合共用的高精度地基授時(shí)系統(tǒng)， 主要包括：增補(bǔ)完善增強(qiáng)型羅蘭授時(shí)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)波授時(shí)信號(hào)的全國(guó)土覆蓋，重點(diǎn)區(qū)域授時(shí)精度優(yōu)于百納秒；利用通信光纖網(wǎng)建 設(shè)覆蓋主要城市和重要用戶的高精度光纖時(shí)頻傳遞骨干網(wǎng)，時(shí)間 傳遞精度優(yōu)于百皮秒，頻率傳遞精度達(dá)到 10-19 量級(jí)。設(shè)施建成后，與星基授時(shí)系統(tǒng)一起構(gòu)成我國(guó)星地一體化授時(shí)系統(tǒng)，可為精密測(cè)量物理、精密時(shí)頻技術(shù)等科學(xué)研究提供重要實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)和國(guó)家security的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

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